DE2628246A1

DE2628246A1 - ELECTROMAGNETIC COUPLING

Info

Publication number: DE2628246A1
Application number: DE19762628246
Authority: DE
Inventors: John Frederick Puro
Original assignee: Purolator Products Co LLC
Current assignee: Purolator Products Co LLC
Priority date: 1975-06-24
Filing date: 1976-06-24
Publication date: 1977-01-20
Also published as: JPS5510778B2; JPS524956A; FR2317613A1; US4010832A; GB1511456A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch betätigte Reibungseinrichtungen und richtet sich insbesondere auf Elektromagnetkupplungen .The invention relates to electrically operated friction devices and is particularly directed to electromagnetic clutches .

Die bisher benutzten Elektromagnetkupplungen weisen ein gezahntes Antriebskupplungsglied und ein angetriebenes gezahntes Kupplungsglied auf, die bei Erregung eines Elektromagneten gegeneinander bewegt werden, bis ihre Zähne in Eingriff kommen. Eine Feder löst die Zähne, wenn der Slektromagnetjstromlos wird. Ein Restmagnetismus im antreibenden und angetriebenen Kupplungsglied führt dazu, daß die Trennung der Kupplungsglieder behindert werden kann, so daß eine starke Feder erforderlich ist, um den Metall-Metall-Kontakt der Zähne zu unterbrechen. Die gleiche schwere Feder ist erforderlich, um die Kupplungsglieder ein so weites Stück auseinanderzu bewegen, daß sich die Zähne trennen und eine Relativdrehung zwischen den Kupplungsgliedern möglichThe electromagnetic clutches used up to now have a toothed drive coupling member and a driven toothed coupling member that act against each other when an electromagnet is excited moved until their teeth engage. A spring loosens the teeth when the solenoid is de-energized. A residual magnetism in the driving and driven coupling member leads to the fact that the separation of the coupling members is hindered so that a strong spring is required to break the metal-to-metal contact of the teeth. The same heavy spring is required to move the coupling links apart enough that the teeth separate and a relative rotation between the coupling members is possible

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Y/ir die Kupplung durch Erregen des Elektromagneten wieder eingerückt, dann muß die Magnetkraft diese starke Federkraft während der gesamten Bewegung der Kupplungsglieder zum Eingriff der Zähne überwinden können.Y / ir the clutch by energizing the electromagnet again engaged, then the magnetic force has to engage this strong spring force during the entire movement of the coupling members of teeth can overcome.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektromagnetkupplung mit einer neuartigen Feder zum Trennen der Kupplungsglieder voneinander. Die Feder übt eine starke Federkraft zum anfänglichen Unterbrechen der Haftung aus, die ausreicht, um Restmagnetismus und " den Metall-Metall-Kontakt zu überwinden, und eine geringe Federkraft, um die Kupplungsglieder nach dem anfänglichen Trennen derselben weiter getrennt zu halten. Die Feder weist steife Finger einer vergleichsweise geringen Versetzung zum Trennen der Kupplungsglieder auf, wenn die Zähne aufsitzen und leichte Finger mit einer großen Versetzung zum weiteren Trennen der Kupplungsglieder, bis die Zähne vollständig gelöst sind. Die Feder kann aus einer Stahlscheibe oder aus einem anderen Federmaterial ausgestanzt sein und ist deshalb billig und einfach herzustellen. Mit dieser Anordnung kann ein kleiner Magnet Verwendung finden, weil die größere Kraft der Feder nur während des letzten Eingriffs der Kupplungsglieder überwunden werden muß, wenn der Luftspalt im Magnetkreis klein ist.The invention relates to an electromagnetic clutch with a novel spring for separating the coupling members from one another. The spring exerts a strong spring force to initially break the adhesion that is sufficient to overcome residual magnetism and "the metal-to-metal contact, and a low spring force, to keep the coupling links further separated after they are initially disconnected. The spring shows stiff Finger of a comparatively small offset for separating the coupling links when the teeth are seated and light Fingers with a large offset to further disengage the coupling links until the teeth are completely disengaged. the Spring can be punched out of a steel washer or some other spring material and is therefore cheap and simple to manufacture. With this arrangement, a small magnet can be used because the greater force of the spring is only used during the last engagement of the coupling members must be overcome when the air gap in the magnetic circuit is small.

Die Erfindung schlägt eine Elektromagnetkupplung mit einem Antriebskupplungsglied und einem angetriebenen Kupplungsglied, einem Anker auf einen dieser Glieder und einem Elektromagneten mit einem Paar von Polen auf dem anderen Glied zur Schaffung eines Antriebseingriffes zwischen den Glieder bei erregtem Elektromagneten und Federn zum Lösen des Ankers von den Polen beim Stromloswerden des Elektromagneten vor, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Kraft liefern, welche ausreicht für das anfängliche Abreißen zur Überwindung des Restmagnetismuses, und mit Einrichtungen zur Schaffung einer geringeren Kraft, die ausreicht, um den Anker weiter von den Polen zu trennen und damit die Relativdrehung der Kupplungsglieder zu ermöglihen.The invention proposes an electromagnetic clutch with a drive coupling member and a driven coupling member, to create an armature on one of these links and an electromagnet with a pair of poles on the other link a driving engagement between the members when the electromagnet is energized and springs to release the armature from the poles when the electromagnet is de-energized, devices being provided which supply a force which is sufficient for the initial demolition to overcome the residual magnetism, and with facilities to create a lower force, which is sufficient to further separate the armature from the poles and thus enable the relative rotation of the coupling members.

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-i --i - -ι.-ι.

Die Zeichnungen zeigen inThe drawings show in

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete Seitenansicht einer Elektromagnetkupplung gemäß der vorliegenden Erfindung; und in1 shows a partially sectioned side view of an electromagnetic clutch according to FIG present invention; and in

Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen längs der LinieFig. 2 is a section substantially along the line

.2-2 der ,Fig. 1..2-2 of, Fig. 1.

Nach den Zeichnungen enthält die gemäß der Erfindung ausgebildete und als Ausführungsbeispiel wiedergegebene neuartige Elektromagnetkupplung einen Anker 1, der auf eine Antriebswelle 3 aufgekeilt ist, sowie eine auf eine angetriebene Welle 7 aufgekeilte Magnetfeldanordnung 5. Der Anker 1 enthält eine Nabe 9» die auf der Antriebswelle 3 durch einen Keil 11 und eine Stellschraube 13. befestigt ist. Ein Rand 15 mit einem Keil 17 ist auf der Nabe 9 mit Hilfe einer Scheibe 18 befestigt. Ein Anker 19 weist einen Umfangsflansch 21 mit einem Keil auf dem Innenumfang auf, der mit dem Keil 17 auf den Rand 15 zur Antriebsverbindung der Nabe mit dem Anker und zur Ermöglichung einer Relativaxialbewegung des Ankers auf der Nabe zusammenwirkt. Der Anker 19 besitzt eine Axialöffnung 24 zur Aufnahme der NabeAccording to the drawings, the novel designed according to the invention and reproduced as an exemplary embodiment contains Electromagnetic clutch has an armature 1, which is keyed onto a drive shaft 3, and one onto a driven shaft 7 wedged magnetic field arrangement 5. The armature 1 contains a hub 9 »which is on the drive shaft 3 by a wedge 11 and an adjusting screw 13 is attached. One edge 15 with one Wedge 17 is attached to hub 9 with the aid of a washer 18. An anchor 19 has a peripheral flange 21 with a wedge on the inner circumference, with the wedge 17 on the edge 15 for the drive connection of the hub with the armature and for enabling a relative axial movement of the armature on the hub cooperates. The armature 19 has an axial opening 24 for receiving the hub

Eine gemäß der Erfindung konstruierte neuartige Feder 25 für die Axialbewegung des Ankers 19 auf der Nabe 9 zum Ausrücken der Kupplung weist einen Ring 27 auf, der an der Nabe 9 durch Schrauben 29 befestigt ist, die sich durch eine Öffnung 24 erstrecken. Durch Befestigen der Feder am Anker 1 ist die Feder an einem Reiben auf der Magnetfeldanordnung 5 gehindert. Die Feder weist eine Vielzahl von mit dem Ring 27 einstückigen Fingern 31 und zum Eingriff mit dem Anker 19 auf.A novel spring 25 constructed according to the invention for the axial movement of the armature 19 on the hub 9 to disengage the clutch comprises a ring 27 attached to the hub 9 by screws 29 extending through an opening 24. By attaching the spring to the armature 1, the spring is prevented from rubbing on the magnetic field arrangement 5. The spring has a plurality of fingers 31 integral with the ring 27 and for engagement with the armature 19.

Die Finger 33 sind vergleichsweise breit mit geringer Versetzung und üben eine große Kraft auf den Anker.nur während des anfänglichen Abreissens von der Magnetfeldanordnung 5 aus. Die Finger 33 üben eine Kraft aus, die ausreicht, um den Metall-Metall-Köntakt und Restmagnetkräfte zu überwinden. Die Finger 31 sindThe fingers 33 are comparatively wide with a slight offset and exert great force on the anchor. only during the initial Tearing away from the magnetic field arrangement 5. The fingers 33 exert a force which is sufficient for the metal-to-metal contact and to overcome residual magnetic forces. The fingers 31 are

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vergleichsweise schmal mit großer Versetzung und üben eine geringe Kraft auf den Anker während seiner gesamten Axialbewegung auf der Nabe 9 aus. Die Finger 31 üben eine Kraft aus, die ausreicht, um den Anker in Achsrichtung auf der Nabe zu bewegen, nachdem das anfängliche Abreissen durchgeführt ist.comparatively narrow with a large offset and exert a small force on the armature during its entire axial movement on the hub 9. The fingers 31 exert a force sufficient to move the anchor in the axial direction on the Move hub after initial tear-off is done.

Die Magnetfeldanordnung 5 weist eine Nabe 37 auf, die auf der angetriebenen Welle 7 durch einen Keil 39 und einen Ring 41 mit einer Stellschraube 43 befestigt ist. Die Nabe 37 besitzt einen inneren Pol 45 und einen äußeren Pol 47 aus Magnetmaterial, die durch einen Ring 47 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise Aluminium getrennt sind. Der äußere Pol 47 weist an seinem Umfang Zähne 50 auf, die mit entsprechenden Zähnen 52 auf dem Anker 19 in Eingriff stehen, wenn die Kupplung eingerückt ist.The magnetic field arrangement 5 has a hub 37 which is mounted on the driven shaft 7 by a wedge 39 and a ring 41 is fastened with an adjusting screw 43. The hub 37 has an inner pole 45 and an outer pole 47 made of magnetic material, which are separated by a ring 47 made of non-magnetic material, for example aluminum. The outer pole 47 has teeth 50 on its periphery which mesh with corresponding teeth 52 on armature 19 when the Clutch is engaged.

Ein Elektromagnet 51 besitzt einen ringförmigen Kern 53 aus einem magnetischen Material mit einem im wesentlichen U-förmigem Querschnitt und mit einer Spule 55 zwischen den Schenkeln des U. Die Spule ist an eine elektrische Leitung 57 zur Erregung mit Hilfe einer Stromquelle angeschlossen. Der Elektromagnet 51 ist drehbar auf der Nabe 37 mit Hilfe eines Lagers 59 und Druckbeilagscheiben 61 an jedem Ende des Elektromagneten montiert. Eine Abschlußplatte 63 ist am Kern 53 befestigt. Die Nabe 37 dreht sich relativ zum Elektromagneten 51» wenn die Kupplung eingerückt ist, um die Verwendung von Schleifringen zur Schaffung von Leistung auf den Elektromagneten zu vermeiden. An electromagnet 51 has an annular core 53 made of a magnetic material with a substantially U-shaped Cross-section and with a coil 55 between the legs of the U. The coil is connected to an electrical line 57 for excitation connected with the help of a power source. The electromagnet 51 is rotatable on the hub 37 with the aid of a bearing 59 and pressure washers 61 mounted on each end of the solenoid. An end plate 63 is attached to the core 53. The hub 37 rotates relative to the electromagnet 51 »when the Clutch is engaged to avoid the use of slip rings to create power on the electromagnet.

Wenn der Elektromagnet unter Strom steht, verläuft der Magnetfluß vom äußeren Schenkel des Kerns 53 zum äußeren Pol ,47, vom Anker 19 zum inneren Pol 45 und schließlich zum inneren Schenkel des Kernes 53.When the electromagnet is energized, the magnetic flux runs from the outer leg of the core 53 to the outer pole, 47, from the armature 19 to the inner pole 45 and finally to the inner leg of the core 53.

Zum Einrücken der Kupplung wird der Elektromagnet 51 unter Strom gesetzt und die Magnetkraft bewegt den Anker 19 in Achs-To engage the clutch, the electromagnet 51 is energized and the magnetic force moves the armature 19 in the axial

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richtung auf der Nabe 9 längs der Keilnuten 17 und 23 in Richtung auf die inneren und äußeren Pole 45 bzw. 47 zum Einrücken der Zähne 52 auf dem Anker mit den Zähnen 50 auf dem äußeren Pol und zur Schaffung einer Antriebsverbindung zwischen dem Anker und den Polen. Zum Ausrücken der Kupplung wird der Elektromagnet 51 stromlos gemacht und die Feder 25 bewegt den Anker 19 in Achsrichtung auf der Nabe 9 zum Lösen der Zähne 50 und 52 und damit zur Ermöglichung einer Relativdrehung der Ankeranordnung 1 und der Magnetfeldanordnung 5. Die Finger 33 liefern eine vergleichsweise große Federkraft zum anfänglichen Abreissen des Ankers 90 von den Polen 45 und 47 unter Überwindung von Restmagnetismus und Metall-Metall-Kontakt der Zähne. Nach dem anfänglichen Abreissen lösen die Finger 33 ihren Kontakt mit dem Anker 19 und die Finger 31 bewegen den Anker in Achsrichtung relativ zur Nabe 9 über eine ausreichende Strecke, um die Zähne 50 und 52 vollständig zu lösen.direction on the hub 9 along the keyways 17 and 23 towards the inner and outer poles 45 and 47, respectively Engage teeth 52 on the armature with teeth 50 on the outer pole and create a driving connection between the anchor and the poles. To disengage the clutch, the electromagnet 51 is de-energized and the spring 25 moves the armature 19 in the axial direction on the hub 9 to loosen the teeth 50 and 52 and thus to enable a relative rotation of the armature arrangement 1 and the magnetic field arrangement 5. The fingers 33 provide a comparatively large spring force for the initial tearing of the armature 90 from the poles 45 and 47 overcoming residual magnetism and metal-to-metal contact of the teeth. After the initial tear off, the Finger 33 their contact with the armature 19 and the fingers 31 move the armature in the axial direction relative to the hub 9 via a sufficient distance to completely loosen teeth 50 and 52.

Bei dieser Anordnung braucht die zum Einrücken der Zähne 50 und 52 erforderliche Magnetkraft nur die geringe Federkraft der Finger 31 während des größeren Teiles der Bewegung des Ankers 19 in Richtung der Magnetpole 45 und 47 und die große Federkraft der Finger 33 nur während des Endeingriffs der Zähne 50 und 52 zu überwinden, wenn der Luftspalt zwischen den Polen und dem Anker klein ist. Die Feder kann aus einer Stahlscheibe oder einem anderen federnden Material ausgestanzt sein und ist somit billig herzustellen.With this arrangement, the magnetic force required to engage the teeth 50 and 52 only needs the small spring force of the Finger 31 during the greater part of the movement of the armature 19 in the direction of the magnetic poles 45 and 47 and the large spring force the finger 33 to overcome only during the final engagement of the teeth 50 and 52 when the air gap between the Poland and the anchor is small. The spring can be stamped out of a steel washer or some other resilient material and is therefore cheap to manufacture.

- Patentansprüche: -- Patent claims: -

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Claims

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Claims

Electromagnetic clutch with a drive coupling member and a driven coupling member, an armature on one these links and an electromagnet with a pair of poles on the other of these links to create one Driving engagement between the links when the electromagnet is energized and with springs to disengage the armature from the poles in the case of a de-energized electromagnet, characterized by devices for creating a force leading to the initial Tear off sufficient to overcome residual magnetism, and by means of creating a lower force, the sufficient to further separate the armature from the poles and thus enable the relative rotary movement of the coupling members.

2. Electromagnetic clutch according to claim 1, characterized in that the means for creating the spring force sufficient to cause the initial tear to be effective only during that initial tear is.

3. Electromagnetic clutch according to claim 1, characterized in that the means for creating a force which is sufficient for the initial tearing off consists of a plurality of relatively wide fingers, and that the facilities for creating a lower force sufficient to further separate the anchor from the poles, consist of a large number of relatively narrow fingers.

4. Electromagnetic clutch according to claim 3, characterized in that the relatively wide Fingers have a slight offset and the relatively narrow fingers have a large offset, so that the initial tear-off sufficient spring force only during the

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initial tear off and the lower spring force then comes into effect.

5. Electromagnetic clutch according to claim 3, characterized in that the armature and at least one of the poles Has teeth which come into engagement with one another when the electromagnet is energized, and that the broad fingers hold the armature from the metal-to-metal contact and the thin fingers move the armature in such a way that the teeth loosen and thus the relative rotation is possible between the coupling links.

6. Electromagnetic clutch according to claim 3, characterized in that the driving member has a hub and a has a spline connecting the armature to the hub, so that there is a relative rotational movement between the hub and the armature and that means are provided for securing the spring to the hub so that the fingers are engaged with the armature come.

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